[發明專利]一種[2.1.3]苯并噁二唑類光伏材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710398879.3
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107200747B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 劉波;陳遠道;王曉波;王鋼;劉駿;胡霞;何敏;周詩彪
• 申請（專利權）人: 湖南文理學院
• 主分類號: C07D495/04
• 分類號: C07D495/04;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 馬驍;于潔

本發明公開了一種[2.1.3]苯并噁二唑類光伏材料及其制備方法和應用，屬于光伏材料技術領域。其結構由式(I)表示。本發明還提供了該[2.1.3]苯并噁二唑類光伏材料的制備方法和應用。該類光伏材料制備時主要是通過stille偶聯的方法，合成一類末端基為三氟甲基苯基的[2.1.3]苯并噁二唑(BO)有機電子給體單元，改變不同側鏈單元來調控有機分子的光學、電化學性能。該合成路線簡單，成本低且合成方法具有普適性，可以較好的推廣應用于其他的[2.1.3]苯并噁二唑類材料的合成；[2.1.3]苯并噁二唑類光伏材料具有更大的共軛結構，有望獲得更寬的紫外?可見吸收光譜和載流子遷移率；且[2.1.3]苯并噁二唑類光伏材料具有較低的HOMO能級，對氧的穩定性高，有利于制備性能更加穩定的太陽能電池器件。

技術領域

本發明涉及光伏材料技術領域，特別是指一種[2.1.3]苯并噁二唑類光伏材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著全球能源危機的日益加劇，世界各國將目光轉向了可再生的清潔能源。因此，針對于太陽能高效利用的技術越來越受到科學界和產業界的關注。有機小分子太陽能電池作為將太陽能轉換為電能的裝置在近五年獲得了快速的發展，其能量轉換效率已經超過了10％[Bin Kan,Qian Zhang,Miaomiao Li,Xiangjian Wan,Wang Ni,Guankui Long,Yunchuang Wang,Xuan Yang,Huanran Feng,Yongsheng Chen.Journal of the AmericanChemical Society,2014,136,15529]。但是性能高效與穩定的小分子光伏材料種類較少，所以需要設計與合成更多種類的有機小分子光伏材料，通過結構的修飾和器件的優化來進一步提高有機太陽能電池的光伏性能。

[2.1.3]苯并噁二唑(BO)是一個重要的電子受體單元，以BO作為電子受體的聚合物近年來在電致變色、傳感器、發光二極管和太陽能電池等方面得到了廣泛的研究[(1)BoLiu,Xuewen Chen,Yuehui He,Yongfang Li,Xinjun Xu,Lu Xiao,Lidong Li,YingpingZou.Journal of Materials Chemistry A,2013,1,570.(2)Ping Ding,Chengmei Zhong,Yingping Zou,Chunyue Pan,Kelong Huang,Hongbin Wu,Yong Cao.Journal of PhysicsChemistry,2011,115,16211.]。但是，將BO作為受體單元與其他芳香雜環給體單元偶聯后應用于有機小分子太陽能電池少見報道。事實上，BO與苯并噻二唑(BT)和苯并三氮唑(BTz)化學結構類似，并且O原子的原子半徑比S原子的小，具有更加平面的分子結構，因而有望獲得更高的載流子遷移率。BT作為經典的電子受體在有機太陽能電池中得到了廣泛的應用。例如，Guillermo C.Bazan課題組將BT作為電子受體運用到有機小分子太陽能電池中，合成了有機小分p-DTS(FBTTh₂)₂，當p-DTS(FBTTh₂)₂與PC₇₁BM共混時，制備的有機太陽能電池獲得了高達8.2％的能量轉換效率[Ye Huang,Wen Wen,Subhrangsu Mukherjee,Harald Ade,Edward J.Kramer,Guillermo C.Bazan.Advanced Materials,2014,26,4168.]。綜上所述，BO類有機小分子在太陽能電池的應用中有著廣泛的前景。

鑒于光伏材料在太陽能電池領域中廣泛的應用前景,研究出新的[2.1.3]苯并噁二唑類光伏材料具有重要意義。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種[2.1.3]苯并噁二唑類光伏材料及其制備方法和應用，該[2.1.3]苯并噁二唑類光伏材料具有更加規整的平面共軛結構，有望獲得更高的載流子遷移率；并且其合成路線簡單，合成方法具有普適性，用于制備太陽能電池器件具有較好的能量轉換效率。